Kvantu mehānika ir īsts sasniegums zinātnē, ļaujot zinātniekiem izskaidrot daudzas parādības atomu un subatomisko daļiņu līmenī. Un nemaz nav pārsteidzoši, ka tik dinamiski attīstošajam zināšanu laukam ir bijusi milzīga ietekme uz mūsdienu realitātes tēlu. To var pārbaudīt, apskatot 17 piemērus, kā kvantu mehānika ir mainījusies un turpina mainīt mūsu skatījumu uz Visumu.
1. Visums var būt hologramma
Viena no pasaules modeļa interpretācijām, ko kondicionē kvantu mehānikas postulāti, ir ideja, ka mūsu trīsdimensiju Visums ir tikai hologramma. Vācu-britu observatorijas pētnieki ziņo par iespējamu mazu rīboņu noteikšanu telpā-laikā, kas varētu sniegt pierādījumus kvantu pikselizācijas teorijai.
2. Tā kā tehnoloģija uzlabojas, jauninājumi kļūst mazāk precīzi
Līdz ar sasniegumiem tehnoloģiju attīstības jomā, protams, pieaug arī to precizitāte. Dažādu ierīču, piemēram, pulksteņu un termometru, kļūdu var attiecināt uz kvantu trokšņa parādību. Šis troksnis neļauj iegūt nevainojamus mērījumus. Tomēr, novēršot šos traucējumus, jūs varat izveidot tehniku ar maksimālu indikatoru precizitāti, līdzīgu atomu pulksteņiem vai kvantu termometriem.
Reklāmas video:
3. Gaismu var kontrolēt un koncentrēt, lai veiktu dažādas funkcijas
Savādi, ka lāzers, kura atklāšana kļuva iespējama, pateicoties kvantu mehānikai, savulaik tika uzskatīts par praktiski nenozīmīgu priekšmetu. Tomēr pretēji šim uzskatam šīs tehnoloģijas darbības jomas attīstība ir nodrošinājusi dažādu izgudrojumu rašanos, sākot ar CD atskaņotāju un beidzot ar pretraķešu aizsardzības sistēmām.
4. Nejaušību var aprēķināt un paredzēt
Pēc zinātnieku domām, no kvantu mehānikas viedokļa nekas nevar būt patiesi nejaušs. Viņiem ir visaptveroša informācija par kauliņu kustību, viņi spēs precīzi simulēt presformas ritējumu un iepriekš paredzēt tā iznākumu. Izveidojot kvantu troksni un izmērot tā līmeņus, var radīt nejaušus skaitļus, kurus var izmantot datu šifrēšanai.
5. Objekti mēra atšķirīgi
Kopenhāgenas kvantu mehānikas interpretācija paredz, ka daļiņas maina savu uzvedību mērīšanas laikā. Saskaņā ar šo koncepciju daļiņām ir dažādi stāvokļi, taču to novērošanas brīdī viņi ir spiesti ņemt vienu no tām. Tas var likties dīvaini, bet šo interpretāciju atbalsta matemātiskā viļņu funkcijas sabrukuma koncepcija.
6. Ir vairāk nekā viens Visums
Multiverse koncepcija jeb visu iespējamo realitāšu daudzskaitļa esamība ir arī dažādu kvantu fizikas interpretāciju rezultāts. To var pierādīt ar datiem, kas iegūti no orbītā esošajām observatorijām, kuras novēro Lielā sprādziena atlikušās parādības, kā arī ar matemātiskiem modeļiem, kas norāda uz ciklisku Visumu.
7. Ir daudz vairāk dimensiju
Stīgu teorija, kas dzimusi no kvantu mehānikas, savukārt izraisīja spekulācijas par vairāku dimensiju iespējamību (vai tās trūkumu). Pēc pētnieku domām, Visums satur vismaz 11 dimensijas, kuras, acīmredzot, šķiet ne tikai iespējamas, bet arī nepieciešams nosacījums stīgu teorijas funkcionēšanai.
8. Gem ģeometrija kā jauns skatījums uz kvantu fizikas jēdzienu
Fiziķi atklāja ģeometrisku objektu, kas pēc formas līdzīgs daudzšķautņainam dārgakmenim. Rezultāts dramatiski vienkāršo daļiņu mijiedarbības aprēķinus un izaicina klasisko zinātnisko izpratni par telpu un laiku kā realitātes galvenajām sastāvdaļām.
9. Var atrast revolucionārus transporta veidus
Tas vairs nav tīri zinātniskās fantastikas priekšmets: matēriju var izjaukt daļiņās, kuras pēc transportēšanas varēs atkal atjaunot savu bijušo izskatu. Tas kļuva iespējams datu, kā arī lielu molekulu, pārsūtīšanas eksperimentos, taču šādas tehnoloģijas piemērošana cilvēkiem tuvākajā nākotnē vēl nav apsvērta. Mūsdienās ir iespējams skenēt katru cilvēka ķermenī esošo molekulu un salikt to citā vietā, taču, saskaņā ar kvantu fizikas postulātiem, objekts mainās šādu darbību ietekmē. Tādējādi precīzu pārvietojamā objekta kopiju nevar reproducēt.
10. Medicīnā var izmantot elektrību
Zinātnieki nesen ir atklājuši sīkus pusvadītāju kristālus, kas tuvākajā nākotnē var kļūt par pamatu sasniegumam medicīnas jomā. Tiek uzskatīts, ka šie kvantu punkti kvēlo, saskaroties ar ultravioleto starojumu. Ja tā, tās var pievienot vēža šūnām, lai tās lokalizētu un iznīcinātu.
11. Ir daļiņa, kas piešķir masu pat vismazākajām matērijas formām
Zinātnieki uzskata, ka Higsa bozons, pazīstams arī kā “dievišķā daļiņa”, spēj izdalīt masu noteiktām pamatdaļiņām, piemēram, elektroniem un gluoniem. Atklājot un izolējot Higsa bozonu, pētnieki spēs saprast, kā matēriju var līdzsvarot ar antimateriālu un kas patiesībā notika ar Visumu pēc Lielā sprādziena.
12. Gaisma var palīdzēt atpazīt hakeru aktivitātes
Lai aizsargātu sensitīvu informāciju no ārējas iejaukšanās draudiem, kvantu kriptogrāfija ir izstrādājusi metodi datu kodēšanai atsevišķās gaismas vai fotonu daļiņās. Metodes noslēpums slēpjas “atslēgas”, kas sastāv no nullēm un tām, klātbūtnē, kas programmai ļauj reāllaikā atklāt hakeru klātbūtni, kamēr viņš mēģina atklāt klasificētus datus.
13. Datori var darboties ātrāk nekā jebkura pašreizējā digitālā ierīce
Kvantu datoru izstrāde ir kvantu mehānikas pielietojamais lauks, kas var revolucionizēt skaitļošanu. Salīdzinājumā ar digitālajiem datoriem, kas kodē datus binārā sistēmā, kvantu datori izmanto kvantu īpašības datu glabāšanai un operāciju veikšanai, kā rezultātā aprēķinus un algoritmus var veikt daudz ātrāk.
14. Kvantu tunelēšanas fenomenu var izmantot saistībā ar mūsdienu sīkrīkiem
Kvantu mehānikā kvantu tunelēšanu apraksta kā procesu, kurā daļiņa iekļūst caur barjeru, kuru tā parasti nespēj pārvarēt. Šī parādība ir būtiska dažādu ierīču darbībai, piemēram, slēdžiem, zibatmiņas mikroshēmām un USB diskdziņiem.
15. Šķidrumi var mazināt smagumu
Dažas lielas sistēmas spēj parādīt kvantu mehānikas ietekmi, piemēram, superfluiditātes fenomenu. Tas ir matērijas stāvoklis, kurā tas darbojas kā šķidrums ar nulles viskozitāti, kas ļauj tam pašpiedzīt neatkarīgi no gravitācijas. Pašreizējos apstākļos šis efekts ir vislielākais pielietojums modernu ledusskapju izveidē un spektroskopijas attīstībā.
16. Gaisa turbulenci var pielāgot
Brazīlijas zinātnieki ir sākuši darbu pie kvantu turbulences radīšanas ārkārtīgi aukstos apstākļos laboratorijas kamerā, kas piepildīta ar gāzi. Turbulences izpēte kontrolētā vidē galu galā var novest zinātniekus pie tā pārvaldīšanas veida. Tādējādi var atrisināt gaisa kuģa nestabilitātes problēmu lidojuma laikā.
17. Cilvēki var ceļot laikā un atpakaļ
Kvantu mehānikas pētījumi ir devuši apstākļus eksperimentiem, kas saistīti ar iespēju ceļot no mūsu pasaules uz alternatīvu laiku un telpu. Balstoties uz 2010. gadā veikto eksperimentu rezultātiem, zinātnieki spēja noteikt, kā izolēts metāla gabals spēj kustēties un vienlaikus stāvēt. Tas ir saistīts ar kvantu daļiņu spēju pārvietoties uz priekšu un atpakaļ laika kontinuumā. Šī funkcija, iespējams, var novest pie tā, ka zinātne tuvākajā nākotnē var radīt laika pārvietošanās veidus.
Autors: Katrin Straszewski